Calore e alte temperature: basta partire dalla progettazione

della Redazione

Il range di temperatura operativa identifica il raggio di  temperature dell’ambiente nel quale un prodotto è in grado di funzionare adeguatamente. La temperatura ambientale coincide con la temperatura dell’aria, ma è influenzata da vari fattori, che a loro volta influenzano la temperatura operativa dei dispositivi. Ad esempio, se un’apparecchiatura di trasmissione si trova in prossimità di un condensatore per l’aria condizionata, la sua temperatura ambientale sarà più elevata rispetto a quella indicata dal meteo, per intenderci. Come funzionano dunque i prodotti alle alte temperature?

Calore nei prodotti di sicurezza: come si genera e come si risolve?

Risponde Iain Deuchars - General Manager, Comnet International

Pensiamo a un bollitore elettrico: nella parte inferiore c’è un elemento riscaldante che funge da resistenza, ossia un dispositivo che impedisce il flusso di corrente. Quando il flusso è rallentato dalla resistenza, si genera calore. Nei prodotti di sicurezza c’è resistenza in ogni percorso e in ogni componente elettrico: di conseguenza si genera un calore non gradito, visto che non si tratta di un bollitore! Per risolvere il problema, oltre ai comuni dissipatori di calore, si possono anche studiare forme furbe per l’involucro (questo spiega l’aspetto forte di alcuni nostri prodotti, dotati di pinne all’esterno funzionali a questo scopo). All’interno del prodotto, le schede dei circuiti sono collegate allo chassis per dissipare il calore.

Le apparecchiature di trasmissione più attente a questi aspetti sono classificate per funzionare fino a 75°C: un range molto elevato per delle apparecchiature elettroniche standard. E non basta il prodotto: anche le componentistiche devono essere classificate per funzionare ad alte temperature e garantire un intervallo ampio tra alte e basse temperature, che assicuri il corretto funzionamento in entrambi i casi. La selezione dei componenti è dunque fondamentale perché i dispositivi funzionino a temperature estreme. 

Gestire il calore

Un problema fondamentale per il funzionamento di qualsiasi apparato elettrico è che genera calore, un calore aumentato dal fatto che  l’elettronica moderna viene assemblata in piccoli spazi. I produttori più accorti utilizzano alcuni accorgimenti per ovviare al problema, a partire da una progettazione dei dispositivi, che studia la disposizione dei componenti sui circuiti stampati riducendo la distanza tra gli stessi. 

Gestire la corrente

La corrente elettrica che scorre all’interno di un dispositivo genera calore. I produttori più accorti utilizzano dissipatori di calore per estrarre il calore dai componenti e passarlo all’aria circostante. I dissipatori di calore tendono infatti ad essere piatti sul lato che si accoppia con il componente e presentano delle alette sul lato opposto. La disposizione delle alette serve ad aumentare la quantità di superficie del dissipatore che tocca l’aria per massimizzare il trasferimento di calore.

E le ventole?

I ventilatori che soffiano un flusso di aria più fresca sui componenti e sui dissipatori di calore possono creare problemi. In primo luogo, le ventole hanno componenti in movimento e ciò non è ideale in ambienti caldi poiché possono insorgere dei guasti. In secondo luogo, la maggior parte degli ambienti non condizionati non è pulito, quindi le ventole (o i loro filtri) spesso si bloccano. Una buona progettazione per il funzionamento ad alta temperatura richiede quindi una gestione termica che non necessiti di raffreddamento con aria forzata, e questo anche per rispettare le tecnologie vicine. Il calore mette infatti a dura prova non solo le apparecchiature di trasmissione, ma anche ogni altro dispositivo nelle vicinanze (che potrebbe, magari, alimentare il dispositivo stesso).